DE10315906B4 - Device for distributing plastic plastic material - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen von plastischer Kunststoffmasse in einem Extrusionswerkzeug, insbesondere Rohrextrusionswerkzeug, umfassend einen Schmelzeeingang und mindestens einen Schmelzeausgang, wobei zwischen Schmelzeeingang und Schmelzeausgang zunächst ein Vorverteilelement und anschließend ein Feinverteilelement in Form eines Siebkorbes angeordnet ist.The The invention relates to a device for distributing plastic Plastic compound in an extrusion tool, in particular pipe extrusion tool, comprising a melt inlet and at least one melt outlet, wherein between the melt inlet and the melt outlet first Pre-distribution element and then a Feinverteilelement is arranged in the form of a screen basket.
Zur Herstellung von Rohren ist es erforderlich, den von einem Extruder erzeugten zylinderförmigen Kunststoffschmelzestrom mit Hilfe eines nachfolgenden Werkzeuges in einen kreisringspaltförmigen Schmelzestrom umzuformen. Hierfür ist es wichtig, dass der vom Extruder kommende Schmelzestrom im Werkzeug durch einen zentrisch angeordneten Dorn in die entsprechende Ringströmung überführt wird.to Production of pipes, it is necessary that of an extruder generated cylindrical Plastic melt stream using a subsequent tool in an annular gap-shaped Transform melt stream. Therefor It is important that the melt stream coming from the extruder is in the Tool through a centrally arranged mandrel in the corresponding Ring flow is transferred.
Um den Dorn im Werkzeug mechanisch fixieren zu können ist es erforderlich, diesen mit Hilfe von Verbindungselementen am äußeren Werkzeuggehäuse zu befestigen. Die Verbindungselemente teilen den vom Extruder kommenden Schmelzestrom in mindestens zwei Stränge auf, welche nachfolgend wieder durch entsprechende Verfahren zusammengeführt werden. Bei Polyolefinen mit großem Memory-Effekt sind Wendelverteiler und Siebkörbe die hierfür gebräuchlichsten Hilfsmittel.Around It is necessary to fix the mandrel mechanically in the tool to be fastened to the outer tool housing with the help of connecting elements. The connecting elements share the melt flow coming from the extruder in at least two strands which are subsequently combined again by appropriate methods. In polyolefins with large Memory effect are spiral distributors and baskets the most common Aids.
Die Wendelverteiler erzielen in der Regel eine gute axiale und radiale Durchmischung der Verteilerströme ohne Bindenähte, müssen aber in ihrer geometrischen Gestaltung an die jeweiligen Fließverhalten der Polyolefine angepasst werden. Nachteile dieses Werkzeugsystems sind somit in der komplexen Dimensionierung der Schmelzeführungskanäle zu sehen, die ihren Grund in der großen Anzahl von miteinander korrelierenden Geometrieparametern hat. Dies schränkt die Einsatzmöglichkeit eines Wendelverteilers über die große Bandbreite der Polyolefintypen erheblich ein.The Spiral distributors usually achieve good axial and radial Mixing of the distribution streams without tie lines, have to but in their geometric design to the respective flow behavior be adapted to the polyolefins. Disadvantages of this tool system are thus to be seen in the complex dimensioning of the melt guide channels, their reason in the big one Number of correlated geometry parameters. This restricts the possible use of a Spiral distributor over the size Range of polyolefin types significantly.
Wendelverteiler mit relativ tiefen Wendeln sind erfahrungsgemäß universeller einsetzbar, führen aber zu einer hohen Verweildauer der Schmelze in den tiefen Wendelgängen. Weiterhin ist bei dieser Form der Ausführung sowohl die Verweilzeit der einzelnen Fließpfade als auch der Schergeschwindigkeitsbereich der einzelnen Schmelzepartikel höchst heterogen. Die genannten Inhomogenitäten führen zu unterschiedlichen Temperaturen in der Schmelze als auch zum Aufbau von Orientierungszuständen und wirken sich schließlich nachteilig in der Rohrqualität aus.spiral distributor with relatively deep coils experience has shown that they can be used more universally, to lead but to a high residence time of the melt in the deep helical turns. Farther is in this form of execution both the residence time of the individual flow paths and the shear rate range the individual melt particles highly heterogeneous. The aforementioned inhomogeneities lead to different temperatures in the melt as well as to build of orientation states and finally affect disadvantageous in the tube quality out.
Siebkorbwerkzeuge haben bei der Rohrextrusion prinzipiell die gleiche Aufgabe wie Wendelverteilerwerkzeuge. Die Siebkörbe ermöglichen aufgrund ihrer Konstruktion eine zweimalige Umlenkung des Schmelzestroms, so dass auch hierbei eine sehr gute Durchmischung und Homogenisierung der Schmelze stattfindet. Im Gegensatz zu den Wendelverteilern sind sie bei Polyolefinen universeller einsetzbar. Des Weiteren ist die mittlere Verweilzeit verhältnismäßig kurz, aber auch die Gesamtbreite des Verweilspektrums, als Kennzeichen für die Selbstreinigung, für die Produktion akzeptabel. Aufgrund der Gesamtgestaltung des Siebkorbprinzips ist der Bereich hoher Schmelzescherung auf das Siebsegment beschränkt, wodurch die dissipative Temperaturerhöhung gering ausfällt, und somit auch das Temperaturspektrum der einzelnen Schmelzepartikel relativ konstant ist.Siebkorbwerkzeuge have in tube extrusion basically the same task as Spiral mandrel dies. The baskets allow due to their construction a double deflection of the melt stream, so that also here a very good mixing and homogenization of the melt takes place. In contrast to the spiral distributors, they are more universal in polyolefins used. Furthermore, the average residence time is relatively short, but also the total width of the Verweilsspektrums, as a hallmark for the Self-cleaning, for the production acceptable. Due to the overall design of the Siebkorbprinzips the range of high melting shear is limited to the sieve segment, whereby the dissipative temperature increase low fails, and thus also the temperature spectrum of the individual melt particles is relatively constant.
Im
Stand der Technik sind Verteilsysteme bereits bekannt, so zeigt
die
Auch
die
Verbesserungspotential bietet die bisherige Gestaltung des Anströmkanals. Die von den Verteilerbohrungen gelieferten Schmelzeströme münden in einen Torus, von dem aus senkrecht zur Extrusionsrichtung der Siebkorb mit Material versorgt wird. Die Schmelze unterliegt im Übergangsbereich von Anströmkanal zum Ringraum keiner eindeutigen Zwangsführung und ermöglicht somit den einzelnen Schmelzepartikeln, sehr unterschiedlichen Fließpfaden zu folgen. Die Vorzugsrichtung der Schmelzeströme in Extrusionsrichtung wird von den Verteilerbohrungen gebildet. Neben diesen bilden sich, in Rotationsrichtung des Torusquerschnitt, Strömungen aus um den Ringraum zu füllen. Die Ausprägung der Querströmung entspricht den sich einstellenden Isobarenverläufen im Torus.improvement offers the previous design of the inflow channel. The from the distribution wells delivered melt streams flow in a torus, from which perpendicular to the extrusion direction of the Strainer basket is supplied with material. The melt is subject to transition from inflow channel to the annulus no clear positive guidance and thus allows the individual melt particles, very different flow paths to follow. The preferred direction of the melt streams in the extrusion direction is formed by the distribution wells. In addition to these form, in Direction of rotation of the torus cross-section, flows from around the annulus to fill. The expression the cross flow corresponds to the adjusting isobaric curves in the torus.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorverteilung für den Siebkorb bereit zu stellen, bei der die Schmelze eindeutig im Ringraum vor und unterhalb des Siebkorbs geführt wird.task The invention is therefore to provide a pre-distribution for the screen basket, in which the melt clearly in the annulus before and below the Sieve basket out becomes.
Die Lösung der Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Vorverteilelement als Dorn ausgeführt ist und einen Hauptkanal umfasst, der mit mindestens einem Nebenkanal in fluidischer Verbindung steht, wobei der Nebenkanal schraubenförmig in der Umfangfläche des Dornes ausläuft.The solution the object is in connection with the preamble of the claim 1 characterized in that the Pre-distribution element is designed as a mandrel and a main channel comprises, which is in fluid communication with at least one secondary channel, the secondary channel being helical in the circumferential area of the thorn leaking.
Hierdurch wird erreicht, dass die Einzelströme vor dem Feinverteiler radial und axial durchmischt werden. Die kompakte Bauform und Zwangsführung minimiert die Breite des Verweilzeitspektrums der Schmelzepartikel. Weiterhin wird ein schneller Farbwechsel ermöglicht, ohne eine manuelle Reinigung des Werkzeuges vornehmen zu müssen.hereby is achieved that the individual streams in front of the fine distributor radially and mixed axially. The compact design and forced operation minimized the width of the residence time spectrum of the melt particles. Farther A fast color change is possible without a manual change To clean the tool.
Das Feinverteilelement kann auch anstelle eines Siebkorbes eine Siebplatte sein. Es kann aber auch ein Radialverteiler eingesetzt werden, hierbei wird die Schmelze in einen definierten Ringspalt gepresst. Die Ausführung dieses Ringspaltes kann auch dem eines Kleiderbügel- oder Herzkurvenverteilers entsprechen. (Die Arbeitsweise der Pinolen- oder Herzkurvenverteiler beruht auf der Einspeisung durch einen Kanal.)The Feinverteilelement can also replace a screen basket, a sieve plate be. But it can also be used a radial distributor, this is pressed the melt in a defined annular gap. The execution of this Annular gap can also be that of a hanger or heart curve distributor correspond. (The operation of the Pinole or Herzkurvenverteiler is based on feeding through a channel.)
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Nebenkanal in der Einstichtiefe in der Umfangsfläche zum Ende des Kanals stetig abnimmt und der Spalt zwischen dem Vorverteilelement, also dem Dorn und dem Feinverteilelement ebenfalls kleiner wird, also abnimmt. Es ist aber auch denkbar, den Kanal und/oder den Spalt konstant zu halten oder die Veränderung von Kanal und/oder Spalt unstetig auszuführen.Advantageous It is also when the secondary channel in the penetration depth in the peripheral surface for End of the channel decreases steadily and the gap between the Vorverteilelement, So the mandrel and the fine distribution element also gets smaller, so decreases. But it is also conceivable, the channel and / or the gap to keep constant or change Channel and / or gap to perform unsteady.
In Extrusionsrichtung wird folglich der für die Schmelze zur Verfügung stehende Gesamtquerschnitt kleiner, der Druckgradient wird erhöht und somit wird die Schmelze kontrolliert an den Feinverteiler geführt und über diesen zum Schmelzeausgang geleitet. Durch diese Vergleichmäßigung können stabile und reproduzierbare Bedingungen geschaffen werden, um insbesondere Rohre von gleichbleibender Qualität zu fertigen. Durch diese Vergleichmäßigung können vor dem Feinverteiler stabile und reproduzierbare Bedingungen geschaffen werden, um Rückwirkungen der Vorverteilung auf die Produktqualität zu minimieren.In Extrusion direction is therefore the available for the melt Total cross section smaller, the pressure gradient is increased and thus the melt is controlled to the fine distributor and passed over this directed to the melt outlet. By this homogenization can be stable and reproducible conditions are created, in particular pipes of consistent quality to manufacture. By this homogenization can before the fine distributor stable and reproducible conditions are created to repercussions to minimize pre-distribution to product quality.
Zusätzlich sind Vorteile denkbar, wenn zu dem bestehenden Kanal ein weiterer Kanal als Nebenkanal angeordnet ist, der die Verteilung in der Schmelze auf zwei Wegen ermöglicht. Betrachtet man den Schmelzever lauf in Extrusionsrichtung, so wird diese nach dem Hauptkanal ähnlich einem Gewindegang einmal rechts und einmal links um den Dorn geleitet, wobei mindestens einmal eine Kreuzungsstelle auftrifft, um den Schmelzeverlauf zu verwischen. Hierbei kann die Steigung beider Kanäle unterschiedlich sein, die Kreuzungsstelle muß folglich nicht zwangsläufig nach der Hälfte des Umfanges erreicht werden.In addition are Advantages conceivable, if to the existing channel another channel is arranged as a secondary channel, which distributes the melt in two ways. If one considers the melt flow in the extrusion direction, then similar to the main channel one turn once on the right and once on the left around the thorn, wherein at least once a crossing point impinges on the melt flow to blur. Here, the slope of both channels can be different Therefore, the intersection point must be not necessarily in half of the circumference.
In den Zeichnungen ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt.In The drawings schematically show an embodiment of the device according to the invention shown.
In
Das
Vorverteilelement
In
- 11
- Extrusionswerkzeugextrusion die
- 22
- Schmelzeeingangmelt input
- 33
- Schmelzeausgangmelt output
- 44
- VorverteilelementVorverteilelement
- 55
- Feinverteilelementfine distribution
- 66
- Dornmandrel
- 77
- Hauptkanalmain channel
- 88th
- Nebenkanalsecondary channel
- 99
-
Umfangsfläche des
Dorns
6 Peripheral surface of the mandrel6
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